Электровоз Ф

Чтобы быстрее накопить опыт по эксплуатации электровозов переменного тока напряжением 25 кв и сопоставить различные конструкции отдельных устройств и оборудования этих локомотивов, в июле 1957 г. в соответствии с долгосрочным соглашением между СССР и Францией был выдан заказ французским фирмам «Альстом», «Шнейдер» (в Крезо), «Жемон» и «Шнейдер-Вестингауз» (последние три фирмы входили в объединение «МТЕ»—Матерьель де тракцион электрик) на постройку для железных дорог Советского Союза 50 электровозов типа 30-30 с игнитронами. Из этого количества 40 электровозов предназначались для грузовой службы, 10 — для пассажирской. В числе грузовых электровозов 10 должны были иметь оборудование для рекуперативного торможения.

Грузовым электровозам была присвоена серия Ф, а с рекуперативным торможением - ФР; пассажирским электровозам — серия Фп.

Электровоз Фп

При проектировании электровозов Ф и Фп использовались ранее созданные конструкции электровозов, построенных французскими заводами. Так, конструкция трехосных тележек, имеющих рамы, выполненные из отдельных сваренных штампованных элементов, бесчелюстные буксы, соединенные с рамой тележки рычагами с резинометаллическими блоками, и рессорное подвешивание этих тележек были заимствованы у электровозов типа 30-30 серии 7100, спроектированных фирмой «Альстом» для французских дорог. Один из электровозов этой серии 7107 в марте 1955 г. достиг рекордной для локомотивов скорости 331 км/ч.

Кузов электровоза спроектирован по ширине и высоте без полного использования габарита железных дорог Советского Союза; сделано это с целью облегчения его транспортировки по дорогам Франции; однако это несколько стеснило проходы. Кузов опирается на каждую тележку через две качающиеся опоры и шесть пружинных боковых опор у грузовых электровозов и четыре пружинных боковых опоры у пассажирских электровозов. Длина кузовов получилась на 2,3 м больше, чем это предполагалось, так как запроектированное ранее размещение мотор-компрессоров в специальных ящиках под кузовом было заменено размещением этих машин в кузове.

Тележки электровозов Ф и Фп отличаются друг от друга системой подвески и расположением тяговых электродвигателей: на грузовых электровозах применена опорно-осевая подвеска и односторонняя упругая прямозубая зубчатая передача с передаточным отношением 16:71=1:4437- на пассажирских электровозах опорно-рамная подвеска с приводом системы «Альстом» (шарнирное соединение полого вала с колесным центром) как это сделано на электровозах серии 7100, и односторонняя жесткая прямозубая зубчатая передача с передаточным отношением 25:69 = 1:2,76. У грузовых электровозов, чтобы сохранить наименьшую разгрузку колесных пар тяговые электродвигатели расположены на тележках в одну сторону на пассажирских электровозах электродвигатели 2-й и 3-й колесных пар одной тележки и колесных пар 4-й и 5-й второй расположены навстречу друг другу.

В отличие от тележек электровозов 7100, имеющих скользящие буксовые подшипники типа изотермос, на тележках электровозов Фиф применены сферические роликовые подшипники — два подшипника в буксе.

В основу электрических схем электровозов Ф и Фп положены схемы электровозов серии 12000 и 16000 французских железных дорог. Применено регулирование напряжения, подводимого к первичной обмотке тягового трансформатора переключателем ступеней автотрансформатора без разрыва цепей, и питание каждого тягового электродвигателя от вторичной обмотки тягового трансформатора через два включенных в его цепь игнитрона SFT-7 (применена так называемая блочная схема). Игнитроны SFT-7 до этого применялись на электровозах серии 16000.

Для электровозов Ф и Фп был спроектирован трансформатор броневого типа с масляным охлаждением. У трансформатора предусмотрены следующие обмотки: обмотка автотрансформатора на номинальную мощность 7 620 ква, а первичная и вторичная (тяговые) обмотки, обмотка вспомогательных цепей и обмотка для отопления вагонов поезда на напряжение 3 185 в (635 ква). Общий вес трансформатора 12 000 кг. На трансформаторе смонтирован переключатель ступеней на 32 позиции с круговым селектором; неподвижные контакты этого переключателя расположены по окружности и помещены в масляный бак. Привод переключателя выполнен в виде четырехцилиндрового пневматического сервомотора; впуск и выпуск воздуха в цилиндры привода производится электромагнитными вентилями, управляемыми от контроллера машиниста. Переключатель ступеней кругового типа был применен до этого на электровозах типа 20-20 серии 9400 постоянного тока напряжением 1 500 в французских дорог. Все 32 позиции переключателя являются ходовыми.

Тяговые электродвигатели ТАО-649В1 грузовых электровозов Фи Ф представляют собой шестиполюсные машины без компенсационных обмоток с опорно-осевой подвеской, выполнены по типу электродвигателей, изготовленных французскими заводами для электровозов типа 20-20 португальских железных дорог; изоляция электродвигателей кремнийорганическая класса Н. Тяговые двигатели ТАО-649А1 пассажирских электровозов Фп отличаются от электродвигателей ТАО-649В1 только конструкцией остова, который рассчитан на опорно-рамную подвеску машины на тележке.

Как показали испытания тяговых электродвигателей ТАО-649А1 и ТАО-649В1, эти машины при напряжении на зажимах 750 в имеют следующие данные:

Тяговый электродвигатель ТАО-649В1 без шестерен весит 3270 кг, электродвигатель ТАО-649А1—3 350 кг; максимальная скорость вращения якорей — 2 000 об/мин.

Привод вспомогательных машин (компрессоров, вентиляторов, насосов) осуществляется при помощи трехфазных асинхронных электродвигателей, получающих питание от обмотки вспомогательных цепей через фазорасщепитель; последний служит также приводом генератора постоянного тока цепей управления. Напряжение цепи вспомогательных машин — 380 в; напряжение цепей управления и освещения — 75 в. Часть вентиляторов на электровозах выполнена аксиального типа. Электровозы могут работать по системе многих единиц.

На электровозах ФР с рекуперативным торможением питание обмоток главных полюсов тяговых электродвигателей во время рекуперации электроэнергии предусмотрено от обмотки отопления состава через понизительный трансформатор и два игнитрона.

При диаметре колес 1 250 мм (электровозы Ф и ФР) и 1 220 мм (электровозы Фп) локомотивы имеют следующие тяговые параметры;

Конструктивный вес электровозов Ф, ФР и Фп получился соответственно 124; 137 и 130 т.; сцепной вес, т. е. вес с балластом, соответственно 138, 138—142 и 131 т; в части веса технические условия на пассажирские электровозы и частично электровозы ФР оказались невыполненными.

Механическая часть электровозов изготовлена фирмой «Альстом» и заводами «Шнейдер» (в Крезо), тяговые электродвигатели — фирмами «Альстом» и «Демон»; трансформаторы—фирмой «Жемон», игнитроны и системы управления — фирмой «Шнейдер-Вестингауз», вспомогательные машины— фирмой «Альстом»; МТЕ осуществлялась комплектовка переключателями ступеней, главными воздушными выключателями и рядом других аппаратов; сборка электровозов Ф и Фп произведена на заводе «Альстом» в Бельфоре, электровозов ФР — на заводах «Шнейдер» (в Крезо).

До постройки электровозов ФР фирма «Шнейдер—Вестингауз» испытывала применение рекуперативного торможения на электровозе типа 20-20 серив 12000, где было достигнуто поддержание постоянной тормозной мощности при небольших скоростях движения. На электровозах ФР применена более сложная схема рекуперации для торможения как при постоянной скорости, так и с переменным возбуждением обмоток тяговых электродвигателей.

Первый из построенных грузовых электровозов Ф-01 в апреле 1959 г. испытан на участке Валансьен — Тионвиль французских железных дорог с поездами весом 1 100, 2 250 и 2 500 т. В период 1959—1960 гг. электровозы Фив 1960 г. электровозы Фр и Фп морским путем были доставлены в Советский Союз и проходили опытный пробег на участке Ожерелье — Па-велец Московской дороги, а затем были отправлены на б. Красноярскую дорогу, где начали работать на участке Чернореченская — Красноярск — Клюквенная.

В первый период эксплуатации электровозов у них часто выходили из строя автотрансформаторные обмотки, переключатели ступеней, повреждались тяговые двигатели, фазорасщепители, электродвигатели вентиляторов, опоры кузова и муфты мотор-компрессоров. У переключателей ступеней происходили перебросы электрической дуги между сегментами 0-1-2 и 0-32 и перегорали чугунные переходные сопротивления; повреждение переключателей приводило также к повреждению обмоток автотрансформатора.

Для ликвидации этих повреждений было уменьшено напряжение между выводами 0—1 обмотки автотрансформатора с 1 740 до 700 в и улучшена конструкция переходных сопротивлений. У части электродвигателей вспомогательных машины были заменены обмотки, переделаны фазорасщепители, сменены муфты у мотор-компрессоров и проведены другие изменения отдельных узлов конструкций. В частности, были поставлены небольшие автотрансформаторы, повышающие напряжение на зажимах трехфазных электродвигателей вспомогательных машин, которые ранее при понижении напряжения в сети ниже 21 кв работали ненормально. Краны машиниста Н7 были заменены на краны усл. № 222.

В апреле-мае 1961 г. на участке Ожерелье — Павелец проводилась наладка рекуперативного торможения на электровозе ФР40. ЭТОТ электровоз, ведомый двумя электровозами ВЛ61 при скорости около 40 км/ч, развивал тормозную мощность на ободе колес 3 000—3 100 квт (ток якорей был 700— 800 а, а ток возбуждения 800—1 000 а); коэффициент мощности при этом составлял всего 0,4—0,45. Опыты по наладке рекуперативного торможения продолжались около года. Однако ограниченность в регулировке режима торможения и недоработки в схемах управления игнитронами в инверторном их режиме не позволили использовать электровозы ФР для электрического торможения.